Utilização dos métodos SDRE e filtro de Kalman para o controle de atitude de simuladores de satélites / Application of SDRE and Kalman filter methods to attitude control of satellite simulators.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Missões espaciais envolvendo procedimentos automáticos de grandes manobras de atitude e controle utilizando novas técnicas de controle não-lineares exigem do Sistema de Controle de Atitude (SCA) alta confiabilidade, bom desempenho e robustez. Neste contexto, a validação experimental de novos equipamentos e/ou técnicas de controle não-linear é o caminho a ser seguido para se aumentar à confiança no projeto antes de sua entrada em serviço. O Departamento de Mecânica Espacial e Controle (DMC) do INPE está construindo um Laboratório de Simulação a fim de fornecer as condições necessárias para implementação e testes de SCA para satélites. A montagem de um simulador de satélites com três graus de liberdade capaz de acomodar vários componentes como sensores, atuadores, computadores e suas respectivas interfaces é um dos principais objetivos deste laboratório. A dinâmica de atitude em três eixos apresenta uma planta altamente não-linear, exigindo no projeto do SCA o emprego de técnicas que considere tais não-linearidades. Portanto, aproximações lineares desta planta e/ou do controlador, na maioria dos casos, não representam corretamente a dinâmica, principalmente quando se realiza manobra de atitude com grandes ângulos. Como resultado, o projeto de controladores com técnicas lineares podem resultar em baixo desempenho, podendo levar o sistema à instabilidade. Neste trabalho utiliza-se o método SDRE (State Dependent Riccati Equation) para o projeto de um SCA para um simulador de satélites com dinâmica não-linear semelhante ao do laboratório da DMC. O SDRE pode ser considerado como a contraparte não-linear do LQR, possuindo suas vantagens e desvantagens. Adicionalmente, aplica-se o método SDRE associado à técnica do Filtro de Kalman a fim de incorporar as não-linearidades existentes em problemas como a presença de ruídos nos processos e nas medidas dos sensores, além da estimação de informações incompletas quanto aos estados do sistema. Um modelo matemático do simulador implementado em Simulink e resultados de simulações são apresentados para demonstrar o bom desempenho e robustez do controlador SDRE juntamente com Filtro de Kalman/SDRE.

ASSUNTO(S)

controle de atitude equação de riccati dependente do estado (sdre) kalman simulador attitude control sdre kalman simulator

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